每日一题[2438]引入参数

已知数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 满足 $a_{1}=2$,$a_{n+1}=2^{a_{n}}$.数列 $\left\{b_{n}\right\}$ 滿足 $b_{1}=5$,$b_{n+1}=5^{b_{n}}$.若正整数 $m$ 满足 $b_{m}>a_{25}$,则 $m$ 的最小值为(       )

A.$23$

B.$24$

C.$25$

D.以上答案都不对

答案    B.

解析    引入参数 $\alpha,k$,尝试证明\[b_n>\alpha\cdot a_{n+k},\]该不等式若能递推证明,需要\[b_{n+1}>\alpha\cdot a_{n+k+1}\impliedby 5^{b_n}>\alpha\cdot 2^{a_{n+k}}\impliedby \alpha\cdot a_{n+k}\cdot \ln 5>\ln \alpha+a_{n+k}\ln 2,\]也即\[(\alpha\ln 5-\ln 2)a_{n+k}>\ln \alpha,\]取 $\alpha=1$,则递推证明成立,此时递推起点可以选择 $k=1$ 时取 $n=1$,有\[b_1=5>4=a_2,\]这样就得到了 $b_{24}>a_{25}$.

类似的,引入参数 $\beta,p$,尝试证明\[b_n<\beta\cdot a_{n+p},\]该不等式若能递推证明,需要\[b_{n+1}<\beta\cdot a_{n+p+1}\impliedby 5^{b_n}<\beta\cdot 2^{a_{n+p}}\impliedby \beta\cdot a_{n+p}\cdot \ln 5<\ln \beta+a_{n+p}\ln 2,\]也即\[(\ln 2-\beta\ln 5)a_{n+k}>-\ln \beta,\]取 $\beta=\dfrac 13$,则递推证明成立,此时递推起点可以选择 $k=2$ 时取 $n=1$,有\[b_1=5<\dfrac 13\cdot 16=\dfrac 13a_3,\]这样就得到了 $b_{23}<\dfrac 13a_{25}$.

综上所述,$m$ 的最小值为 $24$.

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